В МИЭМ НИУ ВШЭ открывается магистерская программа «Квантово-информационные технологии»

О том, что она предлагает абитуриентам и почему будущее — за квантовыми технологиями, рассказывает научный руководитель программы, профессор департамента электронной инженерии Константин Арутюнов.

Когда классическая физика не работает

Устройства, обеспечивающие передачу, хранение и обработку информации, требуют постоянного совершенствования, но этот процесс сталкивается с ограничениями. Некоторые из них могут быть преодолены благодаря отдельным ухищрениям, например, мультиплексированию и параллельной обработке сигналов. Но все мировые авторитеты в области микро- и нанотехнологий сходятся во мнении, что в самое ближайшее время (по различным прогнозам в 2017-2018 годах) дальнейшее увеличение степени интеграции коммерческих наноэлектронных изделий перестанет быть возможным.

Одна из причин этого — фундаментальная. При достижении определенных размеров процесс протекания электрического тока в сверхминиатюрных элементах уже не подчиняется законам классической физики — свою роль начинают играть качественно новые квантовые явления, нарушающие штатный режим работы устройства. Типичным проявлением таких квантовых явлений является уменьшение электрической проводимости вплоть до перехода в изолирующее состояние. Но те же самые «квантовые» явления могут быть использованы для разработки качественно новых принципов работы электронных систем. Например, для построения квантовых логических элементов нового поколения — кубитов (англ. qubit), основанных на качественно отличных от классических принципах передачи, обработки и хранения информации.

Квантовая информатика — новая дисциплина, что сказывается и на количестве специалистов, способных ее преподавать, и на уровне подготовки абитуриентов. Но мы нашли решение этих проблем

В основе работы таких устройств лежат законы квантовой физики, открывающие совершенно новые возможности для таких областей, как информатика, телекоммуникация, метрология и вычислительная техника. Квантово-информационные технологии также открывают новые горизонты для фундаментальных исследований в широком спектре дисциплин, которые до недавнего времени считались не имеющими друг с другом почти ничего общего — лингвистике и квантовой криптографии, нейрохирургии и квантовой информатике.

Наши студенты получат знания и навыки, которые позволят им проводить такого рода исследования. Кроме того, мы осознанно сделали программу англоязычной — это язык, на котором «говорят» современные естественные и инженерные науки. Наши выпускники смогут полноценно вести профессиональное общение, научную дискуссию и представлять результаты своей деятельности своим коллегам в любой точке мира.

Как будет проходить обучение

Программа включает базовые и вариативные дисциплины, охватывающие такие области знания, как микро- и наноэлектроника, квантовая механика, фотоника, метаматериалы, сверхпроводимость, информационные сети и системы и другие. Значительное внимание будет уделено вопросам прикладной математики, необходимым для выработки у студентов умения использовать специальный математический аппарат.

Квантовая информатика новая, быстроразвивающаяся дисциплина, что сказывается и на количестве специалистов, способных ее преподавать, и на уровне подготовки абитуриентов. Но мы нашли решение этих проблем. С одной стороны, мы продумали блок вводных курсов, который позволит студентам с базовым образованием на уровне бакалавриата эффективно подготовиться к изучению сложных специализированных дисциплин. С другой стороны, сами специализированные курсы будут читать приглашенные лекторы, являющиеся ведущими и, что важно, практикующими исследователями в соответствующих областях.

Существенной частью обучения станут практические занятия, связанные с технологией изготовления и микроскопического анализа систем нанометровых размеров. Они будут проходить в том числе в лабораториях базовых кафедр и партнерских исследовательских организаций МИЭМ НИУ ВШЭ.

Наш «идеальный абитуриент» — это бакалавр по естественным наукам, прослушавший базовые курсы физики и высшей математики и мотивированный на получение знаний не по толстым учебникам, а «из первых рук»

Так, нашим студентам будут доступны ресурсы и оборудование базовой кафедры квантовой оптики и телекоммуникаций ЗАО «Сконтел», базовой кафедры Всероссийского научно-исследовательского института оптико-физических измерений, базовой кафедры НИИ систем связи и управления, базовой кафедры РКК «Энергия», а также лабораторий Института физических проблем им. П.Л. Капицы Российской академии наук.

Каких абитуриентов ждут на программе

Мы были бы рады видеть, например, инженеров-проектировщиков радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры, инженеров служб эксплуатации радиоэлектронных систем, информационных технологий и систем безопасности, специалистов испытательных лабораторий в области нанотехнологий, криптографии, метрологии и информатики.

Но в целом, наш «идеальный абитуриент» — это бакалавр по естественным наукам, прослушавший базовые курсы физики и высшей математики и мотивированный на получение знаний не по толстым учебникам, которых все равно еще не существует по нашей дисциплине, а «из первых рук» — от ведущих специалистов мирового класса.

Кроме того, мы рассчитываем, что программа привлечет студентов не только из России. Мы уверены, что сможем предложить образование высокого класса по вполне конкурентоспособной стоимости для студентов из стран ближнего зарубежья, Дальнего Востока, Индии, Южной и Восточной Европы. Отучившись у нас, они точно смогут найти работу в международных компаниях.

Что делать после магистратуры

Направленность магистерской программы «Квантово-информационные технологии» позволит ее выпускникам работать в широком спектре исследовательских организаций: академических институтах РАН, международных исследовательских центрах CERN и EASA, национальных исследовательских организаций типа CNRS (Франция) или DFG (Германия). И, конечно, мы будем рады, если наши магистры еще на некоторое время задержатся в Вышке, поступив в аспирантскую школу по техническим наукам.

Но наряду с академической для наших выпускников будет открыта и профессиональная карьерная траектория. Их знания и навыки будут востребованы в научно-исследовательских и конструкторских организациях оборонной, авиакосмической, радиоэлектронной и атомной промышленности России, а также в крупных международных компаниях, занимающихся информационными технологиями (например, D-Wave Systems или Google).